Perioperatives Management: Infektionsprophylaxe, Thromboseprophylaxe, Prophylaxe heterotoper Ossifikationen

Periprothetische Infektionen (PPI) sind eine der schwerwiegendsten Komplikationen nach künstlichem Gelenkersatz. Als Folge resultieren neben hohen sozioökonomischen Kosten eine erhebliche patientenindividuelle Krankheitslast und Morbidität (Matar et al. 2010). In sehr seltenen Fällen kann eine nicht beherrschbare Infektion bis zur Amputation der betroffenen Gliedmaße oder gar zum Tod des Patienten führen. Die Inzidenz der PPI nach künstlichem Hüftgelenkersatz wird in der Literatur mit ca. 1–1,5 % angegeben (Matar et al. 2010; Kurtz et al. 2010; Li et al. 2018). Im Hinblick auf die individuelle Risikokonstellation für eine PPI sind patientenspezifische Risikofaktoren sowie operationsassoziierte Risikofaktoren zu unterscheiden. Zu den patientenspezifischen Risikofaktoren zählen rheumatoide Grunderkrankungen, eine begleitende Immunsuppression, Diabetes mellitus, Niereninsuffizienz, Anämie, Adipositas sowie eine Mangelernährung. Operationsassoziierte Risikofaktoren sind eine zunehmende Operationsdauer sowie etwaige Voreingriffe am betroffenen Gelenk (Bozic et al. 2012; Kong et al. 2017). Ätiologisch werden ca. 2/3 aller PPI durch eine direkte intraoperative Inokulation von Bakterien hervorgerufen (Izakovicova et al. 2019; Zimmerli et al. 2004).

Die periprothetische Infektionsprophylaxe beginnt bereits im ambulanten Bereich bei der Indikationsstellung zur Operation. Die überwiegende Mehrheit der für die PPI ursächlichen Pathogene sind Teil des patienteneigenen Mikrobioms. Aufgrund dessen ist eine genaue körperliche Untersuchung und Anamnese zentraler Bestandteil der präoperativen Risikoreduktion. Dies umfasst die Detektion von potenziellen Hautläsionen (z. B. Ulzera, Erytheme, eingewachsene Zehennägel, Intertrigo) sowie eine erweiterte Anamnese hinsichtlich zahnärztlicher oder urologischer Konsultationen bzw. entsprechender Probleme. Hinsichtlich des zeitlichen Ablaufs sind simultan indizierte Eingriffe anderer Fachrichtungen, die mit einer Bakteriämie einhergehen könnten, prinzipiell dem künstlichen Gelenkersatz vorzuziehen. Als weiterer elementarer Bestandteil der Infektionsprophylaxe gilt die laborchemische Kontrolle systemischer Entzündungswerte. Bei einer Erhöhung dieser Laborwerte ist zwingend eine entsprechende Fokussuche (internistisch, urologisch etc.) erforderlich. Ist am stationären Aufnahmetag eine unklar erhöhte Konstellation proinflammatorischer Marker zu verzeichnen, sollte der geplante elektive Eingriff großzügig verschoben werden. Aufgrund der unterschiedlichen Risiken von Patienten mit MRSA(Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus)-Besiedelung erfolgt heutzutage in der Regel ein vorheriges Screening auf diese Erreger. Bei einem entsprechenden MRSA-Nachweis sollte die gezielte Dekolonisation erfolgen. Innerhalb der letzten Dekade konnte des Weiteren eine deutliche Reduktion von PPI unter einer standardisierten bakteriellen Dekolonisation im präoperativen Setting beobachtet werden. Dabei handelt es sich um eine gezielte Eradikationstherapie von Staph. aureus, bei welcher Waschlotionen sowie spezielle Nasensalben zur Anwendung kommen. Diese wird heute flächendeckend angewendet und gilt mittlerweile als elementarer Bestandteil der präoperativen Infektionsprophylaxe (Jeans et al. 2018; Sporer et al. 2016).

Eine weitere Säule der Infektionsprophylaxe besteht in der Einhaltung strenger Hygienemaßnahmen im Operationssaal. Zunächst sind hier eine konsequente chirurgische Händedesinfektion sowie das strikte Arbeiten unter sterilen Kautelen zu erwähnen. Hinsichtlich der Ventilation des Operationssaales besteht nach wie vor eine kontroverse Datenlage. Insgesamt zeigt sich kein eindeutiger Vorteil von sog. Laminar-Air-Flow-Anlagen gegenüber Lüftungsanlagen mit turbulenter Mischströmung, wenngleich gegenwärtig in den meisten Räumlichkeiten ein Laminar-Air-Flow-System verwendet wird (Bischoff et al. 2017). Generell sollte auf einen möglichst geringen Personenverkehr im Operationssaal geachtet werden (Wang et al. 2019; Wanta et al. 2016).

Hinsichtlich der Wahl der medikamentösen Infektionsprophylaxe ist zunächst das klassische Erregerspektrum periprothetischer Infektionen in Betracht zu ziehen. Die häufigsten Pathogene sind grampositive Erreger wie Staph. aureus, Koagulase-negative Staphylokokken, Streptokokken, Cutibakterien sowie gramnegative Erreger (Izakovicova et al. 2019; Signore et al. 2019). Dies hat einen direkten Einfluss auf die Auswahl der verwendeten Antibiotika. Der optimale Applikationszeitpunkt wiederum richtet sich nach der verwendeten Medikamentengruppe. In der Regel erfolgt die intravenöse Gabe der Antibiotika 30–60 Minuten vor Hautschnitt. Hinsichtlich der optimalen antibiotischen Substanzklasse ist eine bakterizide Wirkungsweise bei adäquater Halbwertszeit und vorhandener Kosteneffizienz wünschenswert. Diesbezüglich gelten Cephalosporine der 1. (Cefazolin 2 g i.v.) oder 2. (Ceforuxim 1,5 g i.v.) Generation als Medikamente mit optimalem Anforderungsprofil und werden daher im Rahmen der Primärendoprothetik am häufigsten eingesetzt. Bei adipösen Patienten sollte je nach verwendeter Substanz stets eine gewichtsadaptierte Gabe erfolgen. Zudem ist eine wiederholte Single-Shot-Antibiose bei einer Operationsdauer ab 2 Stunden empfohlen.

Generell gilt eine einmalige Single-Shot-Antibiotikaprophylaxe als ausreichend. Eine verlängerte antibiotische Gabe zur Prophylaxe von PPI im Rahmen der Primärendoprothetik ist nach wie vor Gegenstand des wissenschaftlichen Diskurses. Eine aktuelle Studie konnte für über 2000 Hochrisikopatienten nach primärem Hüft- und Kniegelenkersatz und erweiterter 7-tägiger oraler Antibiose eine signifikante Reduktion der 90-Tage-Inzidenz der PPI nachweisen (Inabathula et al. 2018). Eine unnötig verlängerte antibiotische Therapie sollte aufgrund möglicher Resistenzentwicklungen jedoch unterbleiben.

Eine rezente Studie zur Evaluation unterschiedlicher Substanzklassen (Cephalosporine vs. Nicht-Cephalosporine) vor dem Hintergrund potenzieller Allergien beleuchtete Daten von über 29.000 primären Hüft- und Knieendoprothesenimplantationen. Auf Basis anamnestischer Erhebungen berichteten über 2500 Patienten über mögliche Penicillin- oder Cephalosporin- Unverträglichkeiten. Diese Patienten wurden einer präoperativen Allergietestung unterzogen. Die Diagnose einer entsprechenden Unverträglichkeit bzw. Allergie wurde nur in 3,2 % der Fälle bestätigt. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass Patienten mit einer antibiotischen Prophylaxe aus Nicht-Cephalosporinen ein signifikant höheres Risiko für eine PPI zeigten (Wyles et al. 2019). Somit gelten Cephalosporine als Goldstandard in der Prophylaxe periprothetischer Infektionen. Bei nachgewiesener Unverträglichkeit bzw. Allergie auf Cephalosporine kommen alternative Substanzklassen wie Lincosamid–Antibiotika (Clindamycin) oder Glykopeptid–Antibiotika (Vancomycin) zur Anwendung.

Wenngleich der Gebrauch antiseptischer Inzisionsfolien hinsichtlich der Reduktion der PPI nach wie vor Gegenstand des wissenschaftlichen Diskurses ist, konnte inzwischen gezeigt werden, dass die Verwendung solcher Folien mit einer deutlichen Reduktion der bakteriellen Kolonisation des Inzisionsbereichs korreliert (Markatos et al. 2015; Rezapoor et al. 2018). Eine aktuelle Studie konnte zudem nachweisen, dass der standardmäßige Gebrauch von Tranexamsäure eine signifikante Reduktion von PPI im Rahmen des künstlichen Gelenkersatzes ermöglicht (Yazdi et al. 2020).

Die Festlegung einer adäquaten Thromboseprophylaxe beim künstlichen Hüftgelenkersatz ist eine Risiko-Nutzen-Abwägung. Potenzielle Blutungen aufgrund falscher Therapiestrategien können desaströse Konsequenzen nach sich ziehen. Ohne eine entsprechende medikamentöse bzw. mechanische Prophylaxe beträgt die Inzidenz tiefer Venenthrombosen nach Hüfttotalendoprothetik (Hüft-TEP) jedoch bis zu 60 % (Collins et al. 1988). Weiterhin stellen thromboembolische Ereignisse nach Hüft-TEP potenziell eine vitale Bedrohung dar (Haas et al. 2011; Lieberman und Heckmann 2017; Lieberman und Hsu 2005; Lieberman und Pensak 2013). Bezüglich der medizinischen Thromboseprophylaxe sind medikamentöse von nichtmedikamentösen Maßnahmen zu unterscheiden. Die Entscheidung zur Verwendung einer medikamentösen Substanzklasse erfolgt nach Abwägung der operationstypischen Risiken sowie auf der Basis patientenspezifischer Gegebenheiten. Dabei sind unterschiedliche dispositionelle Risikofaktoren für thromboembolische Ereignisse (z. B. Malignome, Adipositas, Hämostasedefekte) zu berücksichtigen. In der aktuellen AWMF-S3-Leitlinie (Stand 15.10.2015) der Prophylaxe venöser Thromboembolien (VTE) wird eine abgestufte Risikoabwägung empfohlen. Dabei ist die medikamentöse VTE-Prophylaxe mit niedermolekularen Heparinen (NMH), Fondaparinux oder Nicht-Vitamin-K-abhängigen oralen Antikoagulanzien (NOAK) im Rahmen des künstlichen Hüftgelenkersatzes für 28–35 Tage bzw. bis zur sicheren Vollbelastung indiziert (Hull et al. 2001).

Hinsichtlich zusätzlicher nichtmedikamentöser Maßnahmen aus der physikalischen Medizin wie einer intermittierend pneumatischen Kompression oder Thromboseprophylaxestrümpfen existiert bei sachgerechter medikamentöser Therapie ein niedriges Evidenzniveau. In Bezug auf die medikamentöse Therapie zeigen niedermolekulare Heparine (NMH) im Vergleich zu unfraktionierten Präparaten aufgrund geringerer Thromboseraten sowie einer geringeren Inzidenz von HIT-Typ-2-Erkrankungen klare Vorteile (Ferriols-Lisart et al. 2002; Koch et al. 2001). Die Standardtherapie mit dieser Substanzklasse sieht eine einmalige tägliche Gabe entsprechend der präparateigenen Dosisangaben mit Beginn am Operationstag vor. Da es sich bei NMH um eine uneinheitliche Substanzgruppe handelt, müssen je nach Präparat unterschiedliche Wirkungsweisen und Dosisempfehlungen beachtet werden. Bei Patienten mit schwerer Niereninsuffizienz sind diese entsprechend zu reduzieren oder gegebenenfalls die Umstellung auf eine andere Substanzklasse zu prüfen. Bei Heparinunverträglichkeit bzw. dem Verdacht auf eine HIT-Typ-2-Erkrankung sind Alternativpräparate (Fondaparinux, NOAK’s) indiziert (Haas et al. 2011; Lieberman und Pensak 2013). Daten der aktuellen Literatur zeigen eine gleichwertige Sicherheit und Effektivität für NOAK wie Dabigatran oder Rivaroxaban im Vergleich zu NMH wie Enoxaparin (Huisman et al. 2010; Kakkar et al. 2008).

Heterotope Ossifikationen (HO) sind durch atypische Ossifikationen von Weichteilgewebe charakterisiert und resultieren letzten Endes in der Formation von ektopem Lamellenknochen (Joice et al. 2018). Ätiologie und Pathogenese dieser Knochenneubildungen sind bis heute nicht abschließend geklärt. Postuliert wird eine Transformation der im Bindegewebe lokalisierten mesenchymalen Knochenvorläuferzellen, welche im postoperativen bzw. posttraumatischen Verlauf aufgrund einer proinflammatorischen Zytokinkonstellation osteoblastisches Gewebe und letzten Endes ektopen Knochen bilden (Molligan et al. 2016). Dabei können sich HO sowohl nach unterschiedlichen Traumata (muskulär, knöchern, zerebral) als auch im postoperativen Verlauf bilden (Winkler et al. 2015). Im Rahmen der Hüftendoprothetik wurden ohne Prophylaxe in bis zu 90 % HO beobachtet (Ritter und Vaughan 1977).

Die klinische Symptomatik von radiologisch evidenten HO gestaltet sich different. Höhergradige Formen sind meist mit entsprechenden Bewegungseinschränkungen und Schmerzen verbunden, jedoch können gerade letztere auch komplett fehlen. Mittlerweile sind unterschiedliche Risikofaktoren für die Entwicklung der HO bekannt. So sind bilaterale Hüft-TEP-Implantationen, männliches Geschlecht, ein Patientenalter über 60 Jahre sowie zementierte Implantate und ein Morbus Bechterew anerkannte Paramater, die eine entsprechende ektope Knochenneubildung begünstigen (Joice et al. 2018; Zhu et al. 2015). Radiologisch sind diese frühestens in einem zeitlichen Intervall von 4–6 Wochen postoperativ erkennbar und in der Regel nach 6–12 Monaten ausgereift. Hinsichtlich der Klassifikation hat sich die Einteilung nach Brooker durchgesetzt (Brooker et al. 1973; Vaeckenstedt 2003). Entsprechend dieser Definition werden anhand einer anteroposterioren (a.-p.) Röntgenaufnahme 4 Grade differenziert (Abb. 1):Bei Ossifikation vom Typ 4 kann aufgrund radiologischer Überlagerungen der Eindruck einer manifesten Ankylose entstehen, der sich jedoch funktionell anhand der klinischen Untersuchung nicht zwingend bestätigt. Art und Ausmaß der individuellen Beschwerden (Funktionseinschränkung und Schmerzen) korrelieren nicht immer mit dem entsprechenden radiologischen Klassifikationsgrad. Diese Diskrepanz zwischen radiologisch quantifizierbarer Stadieneinteilung und funktioneller Symptomatik erschwert die Beurteilung vorhandener Studien und deren interindividuellen Vergleich. Vereinzelt finden sich im internationalen Diskurs kritische Stellungnahmen in Bezug auf eine allgemeine HO-Prävention nach primärer Hüft-TEP-Implantation. Entsprechend der aktuellen Literatur existiert jedoch ein Konsens, dass im Rahmen des künstlichen Hüftgelenkersatzes die Indikation zur Prophylaxe heterotoper Ossifikationen besteht (Joice et al. 2018; Winkler et al. 2015; Liu et al. 2017). Diesbezüglich sind medikamentöse Strategien (pharmakologische Behandlung mit nichtsteroidalen Antiphlogistika) von nichtmedikamentösen Strategien (Bestrahlung) als Hauptsäulen der gängigen Prophylaxe zu unterscheiden.

Nichtsteroidale Antiphlogistika (NSAR) mindern durch eine Cyclooxygenase-Blockade die Produktion von Prostaglandinen (PGI) und damit das Auftreten von HO, da unterschiedliche PGI in die osteoblastische Zytokinkaskade involviert sind. Potenzielle Risiken dieser Herangehensweise sind durch die PGI-Hemmung vermittelte intestinale Nebenwirkungen bis hin zu gastrointestinalen Blutungen oder Nierenschäden. Die profundesten Kenntnisse zur Prophylaxe heterotoper Ossifikationen liegen für Indometacin, Ibuprofen und Diclofenac vor (Macfarlane et al. 2008). Hinsichtlich der Dauer der medikamentösen Therapie werden Zeitspannen von 7–21 Tagen postuliert (Pavlou et al. 2012; van der Heide et al. 2007). Die oben erwähnten sog. nichtselektiven NSAR blockieren die Cyclooxygenase 1 und 2. Aktuelle Studien fokussieren des Weiteren auf sog. selektive NSAR wie Celecoxib oder Etoricoxib, welche unter alleiniger Hemmung der COX 2 selektiv die Knochenneubildung supprimieren und aufgrund reduzierter gastrointestinaler Nebenwirkungen als besser verträglich gelten. Eine aktuelle Meta-Analyse kam zu dem Schluss, dass diese Substanzklasse in der Prophylaxe der HO als effizient und sicher einzuschätzen ist (Joice et al. 2018).

Im Rahmen der perioperativen Bestrahlungsprophylaxe erfolgt am ehesten eine Inhibition der osteogenen Differenzierung pluripotenter Mesenchymzellen. Hinsichtlich der zeitlichen Planung sollte eine entsprechende nuklearmedizinische Prophylaxe innerhalb eines Intervalls von 4 Stunden präoperativ bis 72 Stunden postoperativ erfolgen (Hedley et al. 1989). Dabei gilt eine Strahlendosis von 500–1000 cGy als Richtwert (Liu et al. 2017; Padgett et al. 2003). Aufgrund der Verwendung ionisierender Strahlung sind potenzielle strahleninduzierte Neoplasien denkbare Nebenwirkungen. Bisher gibt es diesbezüglich zwar keine dokumentierten Berichte, trotzdem sollte die Bestrahlung deshalb insbesondere bei jüngeren Patienten zurückhaltend angewendet werden. Allgemein besteht die Indikation für diese nuklearmedizinische Prophylaxe in der Regel bei Patienten mit Kontraindikationen für eine pharmakologische Prophylaxe von HO, wie z. B. bei terminaler Niereninsuffizienz oder einer nachgewiesenen Allergie gegen NSAR.

Hinsichtlich der Effektivität der Prävention von HO zeichnet sich in der Literatur eine diskrete Überlegenheit der nuklearmedizinischen Prophylaxe ab (Sell et al. 1998; Strauss et al. 2007). Vor dem Hintergrund heterogener Patientenkollektive und interindividuell unterschiedlicher Behandlungsmethoden (Strahlendosen, Messmethodik, zeitliches Timing der Prophylaxe sowie deren Dauer) sind die potenziellen Unterschiede jedoch in Anbetracht eines effizienten Kosten-Nutzen-Verhältnisses zu relativieren. Im Gegensatz zur medikamentösen Therapie bringt die strahlenbasierte Prophylaxe der HO neben höheren Kosten einen logistischen Mehraufwand mit sich (Strauss et al. 2007).

Zusammenfassend besteht auf Basis der aktuellen Literatur unverändert die Indikation für eine generelle Prophylaxe von HO. Die Entscheidung zur medikamentösen oder nuklearmedizinischen Präventionsstrategie sollte zuallererst anhand patientenspezifischer, jedoch auch anhand logistischer und ökonomischer Faktoren getroffen werden.

Die periprothetische Infektionsprophylaxe beginnt im ambulanten Bereich bei der Indikationsstellung zur Operation. Eine körperliche Untersuchung ist präoperativ unabdingbar und umfasst unter anderem die Detektion von potenziellen Hautläsionen. Hinsichtlich der Antibiotikaprophylaxe ist in der Regel eine Single-Shot-Gabe ausreichend. Dabei sollten, sofern keine absoluten Kontraindikationen (Anaphylaxie) bestehen, Cephalosporine der 1. oder 2. Generation zur Anwendung kommen. Diese zeigen im Vergleich zu anderen Substanzklassen eine klare Überlegenheit in der Reduktion periprothetischer Infektionen.

Hinsichtlich der Prävention thromboembolischer Komplikationen zeigen niedermolekulare Heparine (NMH) im Vergleich zu unfraktionierten Präparaten klare Vorteile. Bei Patienten mit schwerer Niereninsuffizienz, Heparinunverträglichkeit bzw. dem Verdacht auf eine HIT-Typ-2-Erkrankung sind Alternativpräparate zu bevorzugen.

Die durch atypische Ossifikationen von Weichteilgewebe hervorgerufenen heterotopen Ossifikationen können einen signifikanten Einfluss auf das postoperative Ergebnis ausüben. Aus diesem Grund besteht eine Empfehlung zur Prophylaxe mittels NSAR für einen Zeitraum von 7–21 Tagen. Bei Patienten mit einer entsprechenden Kontraindikation sollte präoperativ eine Bestrahlung durchgeführt werden.